一种高纯度车用尿素溶液制备工艺的制作方法

本发明涉及一种高纯度车用尿素溶液制备工艺。

背景技术：

车用尿素是国ⅳ柴油车尾气排放处理系统scr方案中的必需添加剂，重型卡车、客车等柴油车要达到国四排放标准，在尾气处理上要选用合适的选择性催化还原（scr）系统。而这个系统，必须依靠尿素溶液对尾气中的氮氧化物进行处理，利用尿素溶液在发动机高温尾气气化后产生的氨，作为柴油机动车辆尾气选择性催化还原的还原剂，从而使尾气中的氮氧化物转化为无害的水蒸汽和氮气，减少排放。因此，车用尿素可以说是重型卡车、客车等柴油车达到国四排放标准的必备产品。

车用尿素的原料为尿素晶体和超纯水，其中超纯水为溶剂，尿素浓度为32.5%。随着柴油车国四排放标准被各城市逐步推行，车用尿素的需求呈井喷现象。因此，市场上车用尿素的产品也开始相继增多。一般车用尿素的制备工艺是将固态尿素倒入超纯水中搅拌溶解达到预设浓度即可。例如中国专利文献cn106582338a公布的一种车用尿素生产工艺，包括以下步骤：步骤1.下料；将袋装固态尿素倾倒入搅拌箱；步骤2.注水；往搅拌箱内注入超纯水与固态尿素混合形成尿素溶液；步骤3.搅拌；搅动尿素溶液使之形成旋流；步骤4.排液；待尿素溶液达到预设浓度后将尿素溶液排出搅拌箱。

然而，由于固态的尿素晶体在存储和运输的过程中，其颗粒表层容易吸附水分和灰尘，使制备的车用尿素含有杂质；同时，作为溶剂的超纯水要求也及其严格，否则也会造成制备的车用尿素含有杂质；此外，在车用尿素制备的过程中由于工艺的疏忽也会导致车用尿素成品含有杂质，溶液不够清澈，达不到合格的要求，需要进一步提纯，但是车用尿素对于提纯工艺要求高、难度大，增大车用尿素生产成本。因此，有必要对现有的车用尿素制备工艺进行改进，保证制备的产品纯度，而又节省成本。

技术实现要素：

针对上述存在的问题及为了达到上述的目的，本发明提供一种高纯度车用尿素溶液制备工艺，通过对车用尿素的原料超纯水严格处理，并严密把控车用尿素制备流程，获得纯度高，效果好的车用尿素合格产品。具体技术方案如下：

一种高纯度车用尿素溶液制备工艺，包括如下步骤：

s1：制备超纯水：通过全膜法超纯水工艺将原水进行超纯化处理，保证尿素溶液的溶剂原料质量；

s2：制备尿素溶液：于配料箱中将步骤s1中制备的超纯水与尿素晶体按照预定的比例混合搅拌溶解，经初过滤、精滤、灌装，获得成品。

前所述的高纯度车用尿素溶液制备工艺，步骤s1中，所述制备超纯水包括如下子步骤：

s1-1：预处理：将原水自原水箱经石英砂过滤器、活性炭过滤器、精密过滤器和保安过滤器四重过滤后获得符合反渗透进水水质要求的初级过滤水；

s1-2：反渗透：将步骤经s1-1预处理获得的初级过滤水通入反渗透主机，对水中的盐分进行两次反渗透过滤，获得过滤纯水；

s1-3：电去离子：将步骤s1-2反渗透获得的过滤纯水通入edi系统，在电渗析器直流电场的作用下，利用交换膜对离子的选择透过作用对水质进一步提纯，获得超纯水，存储于纯水储罐以备制备车用尿素溶液使用。

作为优选的技术方案的，步骤s1-1预处理，所述原水箱为pe材质制成，符合食品级卫生标准，其容积为10m3，且内部配设有液位开关；所述石英砂过滤器用于去除原水中较大颗粒的悬浮杂质，其滤器采用frp玻璃钢制作而成；所述活性炭过滤器用于去除原水中的余氯和有机物，其滤器也采用frp玻璃钢制作而成；所述保安过滤器为精密过滤器用于去除原水中较小的颗粒保证预处理水质。

优选的，所述预处理水质为：给水浊度≤1ntu、污染指数sdi≤3、供水余氯﹤0.1ppm、最佳产水温度：20-30℃、浓水饱和指数：lst﹤0.5。

作为优选的技术方案的，步骤s1-2反渗透，所述反渗透主机对水中盐分的过滤能力都能达到99%以上，其25℃出水电导率在10us/cm以内。

优选的，所述反渗透主机包括增压泵、膜壳、反渗透膜和控制电路；所述增压泵的流量为2吨，其压力为20公斤；所述反渗透膜的型号为配沃顿8040膜。

作为优选的技术方案的，步骤s1-3电去离子，所述电渗析器包括多组交替排列的阴膜、阳膜和隔板，所述阴膜、阳膜和隔板构成浓室和淡室，通过隔板的水中电介质离子发生定向移动，再经交换膜对离子的选择透过，阳离子可透过阳膜，阴离子可透过阴膜，对水中的离子进一步去除，获得超纯水。

前述的高纯度车用尿素溶液制备工艺，步骤s2中，所述制备尿素溶液包括如下子步骤：

s2-1：预混合：于配料箱中将尿素晶体与超纯水混合，并采用空气搅拌方式混合均匀物料，去除原料中的醛类；

s2-2：初过滤：将步骤s2-1预混合的物料经初过滤系统进行初步过滤，去除悬浮物及其他漂浮杂物，以保证后道工序不受影响；

s2-3：脱色：将步骤s2-2初过滤后的物料采用优质活性炭进行吸附脱色，去除尿素中其他有机物杂质，使尿素溶液更加清澈；

s2-4：精滤：将步骤s2-3脱色后的物料进一步精滤，防止脱色系统中的活性炭微粒进入后道处理工序，影响产品质量；

s2-5：灌装：将步骤s2-4精滤后的物料通过灌装机进行灌装，经检验合格后获得高纯度车用尿素溶液成品。

作为优选的技术方案的，步骤s2-1预混合，所述尿素与超纯水的混合的体积比列为尿素:超纯水＝32.5:67.5。

作为优选的技术方案的，步骤s2-4精滤，所述精滤的滤芯规格为0.1μm。

本发明的有益效果是：

本发明制备工艺，包括超纯水制备及尿素溶液制备两个环节。超纯水制备环节：经四重过滤预处理使水质达到ro的进水水质要求，再经两次反渗透（ro）系统去除水中的盐分，最后经电去离子（edi）系统进一步对水质提纯获得超纯水，从而保证车用尿素的溶剂原料超纯水的水质。尿素溶液制备环节：将尿素晶体与超纯水混合后经初过滤、脱色后，在灌装前还经过精滤步骤，防止脱色系统中的活性炭微粒进入后道处理工序，层层把关，去除尿素颗粒携带的灰尘杂质及脱色残留的活性炭物质，使制备的尿素溶液不含杂质，液体透明、纯度高。

本发明制备工艺，通过纯水制备及尿素溶液制备两个环节的过滤把关，分别控制车用尿素的两个原料尿素晶体和超纯水的品质，再经精滤环节，去除生产工序存在的掺杂几率，大大保证产品的品质，提高产品合格率，免去产品进一步提纯的工序。本发明制备方法，过程简单可控，效果显著，具有良好的实用及经济价值。

附图说明

图1为本发明高纯度车用尿素溶液制备工艺的制备超纯水流程图；

图2为本发明高纯度车用尿素溶液制备工艺的制备尿素溶液流程图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合实施例及附图，对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述。

实施例1

本实施例是一种高纯度车用尿素溶液制备工艺，该制备工艺分为s1：超纯水制备及s2：尿素溶液制备两部分。其中：

s1：制备超纯水为：通过全膜法超纯水工艺将原水进行超纯化处理，保证尿素溶液的溶剂原料质量；

s2：制备尿素溶液为：于配料箱中将步骤s1中制备的超纯水与尿素晶体按照预定的比例混合搅拌溶解，经初过滤、精滤、灌装，获得成品。

本实施例中，所述制备超纯水，如图1所示，包括如下子步骤：

s1-1：预处理：将原水自原水箱经石英砂过滤器、活性炭过滤器、精密过滤器和保安过滤器四重过滤后获得符合反渗透进水水质要求的初级过滤水。所述原水箱为pe材质制成，符合食品级卫生标准，其容积为10m3，且内部配设有液位开关；所述石英砂过滤器用于去除原水中较大颗粒的悬浮杂质，其滤器采用frp玻璃钢制作而成；所述活性炭过滤器用于去除原水中的余氯和有机物，其滤器也采用frp玻璃钢制作而成；所述保安过滤器为精密过滤器用于去除原水中较小的颗粒保证预处理水质。经预处理后水质达到：给水浊度≤1ntu、污染指数sdi≤3、供水余氯﹤0.1ppm、最佳产水温度：20-30℃、浓水饱和指数：lst﹤0.5。

s1-2：反渗透：将步骤经s1-1预处理获得的初级过滤水通入反渗透主机，对水中的盐分进行两次反渗透过滤，获得过滤纯水。反渗透主机主要由增压泵，膜壳，反渗透膜，控制电路等组成，是整个水处理系统中的核心部分，产水水质的好坏最主要也取决该部分。只要膜的型号及增压泵的型号选取得当，反渗透主机对水中盐分的过滤能力都能达到99%以上，出水电导率可保证在10us/cm（25度）以内。本实施例中，所采用的反渗透膜的型号为配沃顿8040膜，所配增压泵的流量为2吨，压力为20公斤。

s1-3：电去离子：将步骤s1-2反渗透获得的过滤纯水通入edi系统，在电渗析器直流电场的作用下，利用交换膜对离子的选择透过作用对水质进一步提纯，获得超纯水。所述电渗析器包括多组交替排列的阴膜、阳膜和隔板，所述阴膜、阳膜和隔板构成浓室和淡室，通过隔板的水中电介质离子发生定向移动，再经交换膜对离子的选择透过，阳离子可透过阳膜，阴离子可透过阴膜，对水中的离子进一步去除，获得超纯水，存储于纯水储罐以备制备车用尿素溶液使用。

本实施例中，所述制备尿素溶液，如图2所示，包括如下子步骤：

s2-1：预混合：于配料箱中将尿素晶体与超纯水混合，并采用空气搅拌方式混合均匀物料，去除原料中的醛类。尿素与超纯水的混合体积比列为尿素:超纯水＝32.5:67.5。

s2-2：初过滤：将步骤s2-1预混合的物料经初过滤系统进行初步过滤，去除悬浮物及其他漂浮杂物，以保证后道工序不受影响。

s2-3：脱色：将步骤s2-2初过滤后的物料采用优质活性炭进行吸附脱色，去除尿素中其他有机物杂质，使尿素溶液更加清澈。

s2-4：精滤：将步骤s2-3脱色后的物料进一步精滤，防止脱色系统中的活性炭微粒进入后道处理工序，影响产品质量；所述精滤的滤芯规格为0.1微米，保证过滤的效果。

s2-5：灌装：将步骤s2-4精滤后的物料通过灌装机进行灌装，经检验合格后获得高纯度车用尿素溶液成品。

对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的。此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非只包含一个的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。